有軌電車信號系統中的交通信號控制及顯示系統研究

景順利，王 恒

（南京恩瑞特實業有限公司，江蘇南京 211106）

近年來，隨著城市交通面臨的壓力越來越大，軌道交通系統在城市交通體系中所起的作用越來越大。但是地鐵、輕軌、磁懸浮等的巨額造價以及漫長的建設周期，限制了其在中小城市的發展。面對目前迫切的交通需求，造價低、建設周期短的現代有軌電車作為一種單位能耗少、無污染、運輸能力大的交通方式受到了認可?，F代有軌電車在我國正面臨新一輪的建設熱潮，其中，廣州、南京、沈陽、上海、蘇州等城市已經有運營的有軌電車線路，淮安、常州、成都等地的現代有軌電車也處于建設中，并且很多中小城市也將現代有軌電車積極納入城市綜合交通規劃當中。

目前國內地面城市軌道交通信號系統中，一般都是采用人工值守的方式保障列車在交叉路口的安全通行。在列車通過交叉路口期間，運營調度中心、車載控制器、交叉路口三者之間的信息交互需要借助于環路和軌道電路，且三者之間不能進行實時通信，造成調度中心調度人員無法實時觀察列車即將通過或者通過交叉路口的交通信號狀態。

1 信號系統組成

有軌電車信號系統是一個滿足快速、高密度、不間斷運行要求的安全、可靠、先進、完整的系統，主要由圖?1?所示的子系統組成。

整個有軌電車信號系統配置如圖?2?所示。

圖1 有軌電車信號系統組成圖

2 交通信號控制

圖2 信號系統配置圖

有軌電車線路一般位于地面，只有特殊情況下，部分路段采用高架或地下隧道的形式。在區間享有專用路權或與社會車輛混行，無論采用哪種方式，都不可避免在路口與其他社會車道之間存在著平面交叉，平交路口的交通信號對有軌電車的運行效率及安全有較大影響。為保證有軌電車快捷、安全運行，有軌電車信號系統中配置了交叉路口控制系統，如圖?2?所示，實現有軌電車與社會車輛在交叉路口交通信號的控制，實現各種交通有序、高效運行。

2.1 交通信號控制方式

信號系統通過人工控制和自動控制?2?種方式，實現對交通信號的控制。

（1）人工交通信號控制方式為中心調度員通過調度系統界面，人工優先請求和人工優先請求取消操作向交叉路口控制器發送交通信號控制指令，交叉路口控制器根據接收到的指令控制交通信號的開放和關閉，并反饋交通信號狀態在運營調度系統界面實時顯示。

（2）自動交通信號控制方式是根據列車的移動自動觸發交通信號的開放和關閉，即當列車接近交通信號并且需要通過時，通過交叉路口控制器觸發交通信號開放；當列車通過路口后，通過交叉路口控制器觸發交通信號關閉，并反饋交通信號狀態在運營調度系統界面實時顯示。

2.2 系統交互

2.2.1 人工控制交通信號

人工控制交通信號信息交互如圖?3?所示。

運營調度中心與交叉路口控制器、交通信號控制器的信息交互步驟如下：

（1）運營調度中心與交叉路口控制器通過軌旁有線環網建立通信；

（2）運營調度中心周期性地向交叉路口控制器發送心跳報文，以便交叉路口控制器明確當前運營調度中心的狀態，同時交叉路口控制器周期性地向運營調度中心發送狀態報文，以便控制中心明確與當前交叉路口控制器的連通狀態；

（3）運營調度中心通過無線列調與有軌電車司機確認當前運行位置后，向每個交叉路口控制器發送人工請求優先和人工請求優先取消命令；

（4）交叉路口控制器收到人工請求優先命令后，向交通信號控制器發送人工請求優先指令；交叉路口控制器收到人工請求優先取消命令后，向交通信號控制器發送人工請求優先取消指令；

（5）交叉路口控制器向運營調度中心反饋操作指令的執行結果；

（6）交叉路口控制器將反饋繼電器的吸起、落下狀態用于運營調度系統，顯示交通信號控制系統狀態。

2.2.2 自動控制交通信號

自動觸發交通信號請求優先交互如圖?4?所示。

自動觸發交通信號請求優先時，車載控制器與交叉路口控制器、交通信號控制器的信息交互步驟如下：

圖3 人工控制交通信號交互示意圖

（1）車載控制器通過定位信標獲取列車即將接近交叉路口，向交叉路口控制器發送交通信號請求優先指令；

（2）交叉路口控制器收到請求優先指令后，向交通信號控制器發送請求優先指令；

（3）交叉路口控制器向運營調度中心、車載控制器反饋請求優先指令的執行結果；

（4）運營調度系統根據請求優先反饋結果更新界面顯示。

自動觸發交通信號請求優先取消交互如圖?5?所示。

（1）車載控制器通過定位信標獲取列車通過交叉路口，向交叉路口控制器發送請求優先取消指令；

（2）交叉路口控制器收到請求優先取消指令后，向交通信號控制器發送請求優先取消指令；

（3）交叉路口控制器向運營調度中心、車載控制器反饋請求優先取消指令的執行結果；

（4）運營調度系統根據請求優先取消反饋結果更新界面顯示。

2.3 顯示符號集

為了在人機界面顯示線路上交通信號狀態，運營調度系統定義了?1?組用于交通信號系統狀態顯示的符號集，即：優先請求狀態（圖?6）、優先請求取消狀態（圖?7）、數據無效狀態（圖?8），用于運行調度系統人機界面實時顯示交叉路口交通信號狀態。

2.4 交通信號狀態顯示

圖4 自動觸發交通信號請求優先交互

圖5 自動觸發交通信號請求優先取消交互

在實際運營過程中，運營調度系統界面上交通信號狀態顯示如圖?9?所示。有軌電車信號系統中交通信號狀態更新顯示步驟如下。

（1）調度員通過人工操作指令向交叉路口控制器發送請求優先指令，交叉路口控制器接收到指令后通過干接點向交通信號控制器下發指令，同時交叉路口控制器的繼電器吸起，并反饋繼電器的吸起狀態，運營調度系統根據接收的反饋的繼電器吸起狀態，更新界面交通信號的請求優先狀態。

圖6 道口優先請求符號顯示

圖7 道口優先請求取消符號顯示

圖8 道口優先請求數據無效符號顯示

圖9 交通信號狀態顯示

（2）調度員通過人工操作指令向交叉路口控制器發送請求優先取消指令，交叉路口控制器接收到指令后通過干接點向交通信號控制器下發指令，同時交叉路口控制器的繼電器落下，并反饋繼電器的落下狀態，運營調度系統根據接收的反饋的繼電器落下狀態，更新界面交通信號的請求優先取消狀態。

（3）當有軌電車接近交叉路口時，交叉路口控制器獲取電車接近信息，并向交通信號控制器發送請求優先指令，同時交叉路口控制器的繼電器吸起，并反饋繼電器的吸起狀態，運營調度系統根據接收的反饋的繼電器吸起狀態，更新界面交通信號的請求優先取消狀態。

（4）有軌電車離開交叉路口時，交叉路口控制器獲取電車離去信息，向交通信號控制器發送取消優先指令，同時交叉路口控制器的繼電器落下，并反饋繼電器的落下狀態，運營調度系統根據接收的反饋的繼電器落下狀態，更新界面交通信號的請求優先取消狀態。

運營調度系統與交叉路口控制器的信息交互采用UDP?協議通過網口通信。交叉路口控制器與車載控制器信息交互采用?UDP?協議通過網口通信。交叉路口控制器與交通信號系統信息交互采用干接點方式進行通信。

3 結束語

通過使用上述方法，交叉路口無需人工值守，只需調度中心調度人員遠程監控各路口狀態，減少了人力投入。能夠實現線路各交叉路口狀態在運營調度中心顯示屏上實時顯示；同時調度中心調度人員可以通過人工優先請求和人工優先請求取消操作命令控制各交通信號控制器。根據運營調度系統中對列車的跟蹤顯示，調度人員能夠及時掌握每列車在即將通過的交叉路口交通信號是否處于請求優先狀態，以及列車離開交叉路口時交通信號是否處于請求優先取消狀態，若處于不正確狀態可以及時通過人工操作命令進行人工干預。